胡高群，付锐，秦光辉，刘海东

（中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院，山东 东营 257017）

随着油气资源的不断开采，整装高品质油藏的规模日益缩小，油气田开发投资额度和风险程度日益增加，因此降低石油勘探成本，提高边际油藏的综合开发效益越来越重要。由于小井眼钻井具有投资少、占地面积小、耗费钢材量少、钻井液用量少、排放废弃物少等优势，采用小井眼钻井在胜利油田开采老区剩余油方面产生了良好的经济效益和社会效益，小井眼优快钻井技术也受到越来越多的关注和重视［1］。

胜坨油田由东西2个高点组成，是被断层复杂化的背斜构造油气藏。油田内部断层发育，共有断层58条，均为正断层。主要断层12条，将油田分为11块，各断块自成独立的含油圈闭。近3年油田钻井队应用ZJ30L钻机共完成13口胜坨地区小井眼定向井。钻机载荷1700kN，采用∅88.9mm钻杆、∅120mm钻铤、∅165.1mm钻头，完钻层位沙三段以上，井深2100～3000m。

1 钻具组合优选

通过理论计算和现场实践相结合的方式，优选胜坨地区小井眼钻井的钻具组合，形成如下方案。

1.1 直井段钟摆钻具组合

1）直井段钟摆钻具组合如下:∅165.1mmPDC钻头＋∅120mm无磁钻铤1根＋∅120mm钻铤1根＋∅158mm稳定器＋∅120mm钻铤4根＋∅88.9mm加重钻杆30根＋∅88.9mm钻杆。

2）钻进参数:钻压20～40kN，排量20～25L／s，转盘转速80～110r／min。

3）钻进方式:二开开始先采用2t以内小钻压吊打，吊打完全部钻铤之后适当加压，保证直井段打直。

1.2 斜井段钻具组合

由于小井眼钻井钻头尺寸小，钻头与地层接触面积小，在定向钻进期间采用PDC钻头时，工具面很难稳住，为定向钻井的施工造成很大困难。经研究决定采用HJ437G的三牙轮钻头，与井底接触面积大，定向钻进期间能很好的稳住工具面，定向效果良好。

1）定向段钻具组合 ∅165.1mm牙轮钻头＋∅130mm动力钻具＋∅120mm无磁钻铤＋MWD短节＋ （88.9mm加重钻杆＋ （88.9mm钻杆。

2）稳斜段钻具组合 ∅165.1mmPDC钻头＋∅130mm动力钻具＋∅145mm扶正器＋∅120mm无磁钻铤＋MWD短节＋∅88.9mm加重钻杆＋∅88.9mm钻杆。

3）钻进参数 钻压20～60kN，排量16～20L／s（视泵压而定）。

4）斜井段钻进方式 定向期间以滑动钻进为主，全力增斜，稳斜期间勤测斜，勤计算。如果狗腿严重度超过设计要求，可以采用转盘＋动力钻具复合钻进方式钻进，以降低整个造斜段造斜率符合设计要求。定向段轨迹要圆滑，避免造成井斜、方位大幅度波动，造成起下钻困难。在定向过程中，可根据泥浆润滑情况补加润滑剂，满足定向需要。

2 水力参数优化

采用drillbench软件对小井眼的水力参数进行优化。分别计算不同井斜条件下的最低排量及循环过程中的压耗。假设某井计算条件［2］如下:井身结构:244.5mm套管下深400m，其余裸眼，井眼扩大率4%；钻具组合:斜井段钻具组合；钻井液密度1.25g／cm3，机械钻速10m／h。不同井斜条件下的最小携岩排量变化曲线和不同排量下的压耗变化曲线分别如图1和图2所示。由图1可以看出，随着井斜不断增大，所需的最小排量也不断增加。当井斜大于30°后，排量随井斜的增加趋势变缓。由图2可以看出，随着排量的增大，系统压耗随之增加。

图1 不同井斜条件下的最小携岩排量

图2 不同排量下的压耗

在地面最大泵压确定的条件下，根据现场设备、工况的具体情况，可以确定允许的最大排量，从而选择合理的水力参数指导生产。通过理论计算并结合多口试验井的试验，得出以下规律:钻井液密度1.25g／cm3，黏度35～45s，失水5～10ml，含沙0.3%，pH值8～9，初、终切力2、6Pa。对于井斜小于38°的小井眼定向井，携岩所需的最小排量为15L／s；井斜大于38°小于50°，携岩所需最小排量为16L／s。

3 钻井液体系优化

针对小井眼环空间隙小、易糊井壁的难题，结合该地区沙河街组易坍塌的特点，使用聚合物润滑防塌钻井液体系。该钻井液体系具有良好的剪切稀释特性、润滑性好、摩阻低、井壁稳定性好。能减少或避免井下复杂情况和事故的发生，对于提高机械钻速，有效保护油气层，延长油井寿命具有十分重要的意义［3］。

1）二开直井段。该井段所钻地层为明化镇组、馆陶组。为避免造浆率差，一般在定向点前200～350m处改小循环，在小循环钻进中，加入聚合物控制黏土造浆，同时开启离心机，清除劣质黏土及无用固相，使钻井液的黏土含量控制在合理的范围内，保持钻井液低黏、低切、低固相［4］。增大聚合物加量，同时加入MMH＋WNP＋NPAN＋NAOH，保证钻井液固相。具有较好的流动性和较高的动切力，更好地保证钻井液的携砂性，确保了第一趟钻的起下顺利。

2）二开斜井段。①定向初期，开始加入稀释剂＋NaOH＋PAM （聚丙烯酰胺）对钻井液进行定性处理，同时跟入适量的水和烧碱胶液，稳定钻井液的性能和提高钻井液对地层的抗污染性，使钻井液具有较强的抑制性、携砂性和很强的冲刷力。②定向复合钻进时加入WNP－1＋KFT降失水剂，使钻井液具有优良的流变性和较大的失水，随着井深的不断增加，逐步的补充降失水剂和降黏剂。③为了确保井下安全，增加了短起下的次数，有效地保障了后期钻井施工的安全。④在斜井段钻进过程中，钻具容易附在井壁上面引起黏卡，要严格控制钻井液中劣质固相的含量，维持合理的钻井液密度。在保证井控安全和井壁稳定的前提下，尽可能地降低钻井液密度，减小压差，改善泥饼质量使其薄而致密坚韧，并具有低的渗透率和良好的压缩性。钻井液配方见表1。

4 小井眼固井技术

4.1 小井眼固井难点分析

1）小井眼钻井环空间隙狭窄，增大了固井时的循环当量密度，容易造成漏失，同时，窄环空形成的水泥环比较薄，不利于形成有效的封隔。

2）小间隙固井存在套管居中差、环空摩阻大、顶替效率低、水泥环薄等问题，难以保证小间隙固井质量。

3）在油气井后期作业过程中，由于水泥环薄、韧性差，易造成水泥环破碎，导致油气层封隔失效。

4）由于间隙狭窄，容易造成套管、悬挂器等固井工具下入受阻，接头密封不严，另外现有固井工具的安全有效性能还不能满足小间隙固井施工要求，难以保证固井质量。

表1 聚合物润滑防塌钻井液体系配方

4.2 解决对策

采用塑性微膨胀水泥浆体系固井和泡沫低密度水泥浆套管填充保护技术。

1）塑性微膨胀水泥浆体系中的添加剂。①增韧剂能提高抗压和抗折强度，降低射孔压裂时水泥环的破裂程度，有效防止油井射孔压裂时油气水窜，延长油井的使用寿命；②膨胀剂的微膨胀性能能消除水泥石凝固时的体积收缩，有利于提高第二界面胶结质量，从而满足小井眼井后期开发开采的要求。

2）开发了泡沫低密度水泥浆套管填充保护技术。当采用套管固井时，应用低密度水泥浆，可以降低液柱压力，确保水泥浆返至地表，有效防止漏失，提高固井质量。下部目的层段采用常规水泥浆，上部非目的层段用低密度水泥浆体系封固。既降低了环空的液柱压力，满足了防止漏失、保护套管的要求，又保护了储层，保证了目的层段的封固质量。

表2 近3年胜坨地区小井眼钻井数据对比

5 现场应用效果

从近3年在胜坨地区开展的小井眼钻井施工数据对比 （见表2）可以看出，通过钻具组合、钻井参数的不断优化，该地区的机械钻速明显提高，钻井周期和建井周期大大缩短，个别井指标超该地区常规井［3－4］。

6 结语

针对胜坨地区的地层特点以及小井眼钻井技术的难点，通过理论分析结合现场试验，进行了胜坨地区小井眼钻井钻具组合、水力参数、钻井液、固井水泥浆的优化，形成了一套适合胜坨地区的小井眼钻井技术，提高了机械钻速，缩短了钻井周期和建井周期，为胜利油区的小井眼钻井提供了一定的指导作用，并大大节省了钻井成本。对于开发老区剩余油、提高难动用储量的开发程度以及黄河口自然保护区的环境保护有着重要意义。

［1］李文魁 .国内外小井眼钻采技术的发展现状 ［J］.天然气工业，2009，29（9）:54－56.

［2］孙浩玉 .小井眼水力压耗计算探讨 ［J］.石油机械，2011，39（10）:49－53.

［3］刘社明 .长庆油田小井眼钻井应用分析 ［J］.钻采工艺，2009，32（4）:26－27，33.

［4］彭明旺 .提高小井眼钻井速度研究 ［J］.断块油气田，2007，14（2）:66－67.